專利名稱：螺桿式空壓機控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及空壓機技術領域，具體說是一種螺桿式空壓機控制系統。
背景技術：
工廠空氣壓縮氣供氣系統一般由空氣壓縮機、冷干機、過濾器、儲氣罐、管路、閥門和用氣設備組成。在工廠的空氣壓縮機控制系統中，普遍采用后端管道上安裝的壓力繼電器來控制空氣壓縮機的運行。空壓機啟動時，加載閥處于不工作態，加載氣缸不動作，空壓機頭進氣口關閉，電機空載啟動。當空氣壓縮機啟動運行后，如果后端設備用氣量較大，儲氣罐和后端管路中壓縮氣壓力未達到壓力上限值，則控制器動作加載閥，打開進氣口，電機負載運行，不斷地向后端管路產生壓縮氣。如果后端用氣設備停止用氣，后端管路和儲氣罐中壓縮氣壓力漸漸升高，當達到壓力上限設定值時，壓力控制器發出卸載信號，加載閥停止工作，進氣口關閉，電機空載運行。而空壓機電機功率一般較大，啟動方式多采用空載(卸載)星-三角啟動，加載和卸載方式都為瞬時。這使得空壓機在啟動時會有較大的啟動電流，加載和卸載時對設備機械沖擊較大；不光引起電源電壓波動，也會使壓縮氣源產生較大的波動；同時這種運行方式還會加速設備的磨損，降低設備的使用年限。下面以螺桿式空壓機更詳細分析如下螺桿式空壓機已經廣泛地用于工業生產中，在其控制中同樣采用加載-卸載閥來控制空壓機的供氣。由于用氣設備的工作周期或是生產工藝的差別，使得用氣量發生波動，有時會造成空壓機頻繁加載、卸載。空壓機卸載后電機仍然工頻運轉，不僅浪費電能而且增加設備的機械磨損；空壓機加載過程是突然加載，也會對設備和電網造成較大的沖擊。以單螺桿空壓機為例說明空氣壓縮機工作原理，螺桿式空氣壓縮機的工作過程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個過程。當螺桿在殼體內轉動時，螺桿與殼體的齒溝相互嚙合，空氣由進氣口吸入，同時也吸入機油，由于齒溝嚙合面轉動將吸入的油氣密封并向排氣口輸送，在輸送過程中齒溝嚙合間隙逐漸變小，油氣受到壓縮，當齒溝嚙合面旋轉至殼體排氣口時，較高壓力的油氣混合氣體排出機體。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種可減少空壓機頻繁加載、卸載，電機啟動平穩，消除啟動時的機械沖擊，減輕磨損，延長機械設備使用壽命，穩定可靠，節能環保的螺桿式空壓機控制系統。本實用新型是通過以下技術方案實現的一種螺桿式空壓機控制系統，包括空壓機、電機、控制與報警線路和電源線路，空壓機由電機驅動，電機與電源線路之間串聯有主電源開關，控制與報警線路通過串聯一控制電源開關與電源線路連接，其特征在于所述電機的電源進線中串接有一變頻器，且變頻器上設有空壓機運行輸出信號的控制端。所述控制與報警線路包括有油壓控制與報警線路、水壓控制與報警線路和壓力調節顯示儀，電機主速頻率指令信號由壓力調節顯示儀獲取，且該壓力調節顯示儀調節并輸出1個4 20mA的信號給變頻器進行閉環控制。
3[0006]所述壓力調節顯示儀接220V電源。所述電機控制線路上還增加有一套工頻與變頻的自由切換電路。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1)可方便地進行連續調節，保持壓力、流量等參數穩定。2)電機啟動平穩，消除啟動時的機械沖擊，減輕了磨損，延長了機械設備的使用壽命。3)變頻器可自我檢測、故障診斷、保護功能齊全，避免故障擴大，自動化程度高，操作人員勞動強度明顯降低。4)由于壓縮機啟動轉矩要求較大，以及按最大要求量選取電機功率，因此設計余量偏大，而采用變頻器調速后，可明顯提高輕載運行的工作效率，節能潛力很大。經過3個月觀察，每月節約用電接近SOOOkW · h，大約1年可收回投資費用。總之，采用本實用新型所述的技術方案后，能夠使電機實現軟起軟停，減小啟動沖擊，延長設備使用年限；同時由于電機運行頻率可變，實現了空壓機根據用氣量的大小自動調節電機轉速，減少了電機頻繁的加載和卸載，使得供氣系統氣壓維持恒定，在一定程度上節約了電能。
圖1為本實用新型螺桿式空壓機控制系統原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細描述。如圖1所示，本實用新型螺桿式空壓機控制系統，包括空壓機、電機、控制與報警線路和電源線路，空壓機由電機驅動，電機與電源線路之間串聯有主電源開關，控制與報警線路通過串聯一控制電源開關與電源線路連接，在電機的電源進線中串接有一變頻器，且變頻器上設有空壓機運行輸出信號的控制端。其中控制與報警線路包括有油壓控制與報警線路、水壓控制與報警線路和壓力調節顯示儀，電機主速頻率(即壓縮機頻率)指令信號由壓力調節顯示儀獲取，且該壓力調節顯示儀調節并輸出1個4 20mA的信號給變頻器進行閉環控制。電機控制線路上還增加有一套工頻與變頻的自由切換電路。變頻器根據原電機的容量和轉速進行選擇。(1)類型選擇，空壓機所帶負載是恒轉矩類負載，因此采用普通功能型U/f控制變頻器即可滿足使用要求，實現恒轉矩調速。(2)型號選擇。根據變頻器性能、價格、安全性以及使用經驗，選擇臺灣利佳牌 ERIC-9001系列中的200H級泛用型IGBT靜音交流變頻器(輸出容量200kV · A，最大適用電機容量160kW，最大輸出電流302A)。本實用新型在改造前空壓機電機主線路及控制線路為380V，采用交流接觸器自藕降壓啟動，兩地控制，具有油壓保護，冷卻水的水壓保護、二級排氣壓力保護以及過載保護。 為節約成本，縮短施工時間，只拆除空壓機控制柜的自藕變壓器、交流接觸器及其控制線路，保留線路報警系統，空壓機變頻系統電路接線，見圖1，將空壓機運行輸出信號改在變頻器控制端5、6兩點取出，開機信號由水壓正常后(KA3吸合)供給。由于生產正常用氣要保證在0. 65MPa以上，因此電機主速頻率指令信號在壓力調節顯示儀獲取，該顯示儀調節并輸出1個4 20mA的信號給變頻器進行閉環控制，當壓力高于0. 65MPa時，變頻器輸出頻率下降，反之，變頻器輸出頻率上升。由于運轉指示由變頻器輸出控制(變頻器控制端5、6 兩點輸出)，受變頻器輸出端子電壓的限制需接220V電源，壓力調節顯示儀也需接220V電源，所以在它們一端需接中線N，其他控制線路電源電壓不變。變頻器在正式投入運行前，應先驅動電機空載運行幾分鐘，可在15Hz、20Hz、30Hz、 40Hz、50Hz等幾個頻率點進行。試運行時應注意電機旋轉方向是否正確，振動和噪聲大小， 電機升溫情況等。其中變頻器的最低輸出頻率參數設置十分重要，設置過低會影響其正常工作，設置過高又會影響節電效果。經反復試驗，發現最低轉速在額定轉速的60%最為理想，故將最低輸出頻率設置為30Hz，既可保證供氣穩定，又可達到節電效果。最后應當說明的是，以上內容僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，本領域的普通技術人員對本實用新型的技術方案進行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本實用新型技術方案的實質和范圍。
權利要求1.一種螺桿式空壓機控制系統，包括空壓機、電機、控制與報警線路和電源線路，空壓機由電機驅動，電機與電源線路之間串聯有主電源開關，控制與報警線路通過串聯一控制電源開關與電源線路連接，其特征在于所述電機的電源進線中串接有一變頻器，且變頻器上設有空壓機運行輸出信號的控制端。
2.根據權利要求1所述的螺桿式空壓機控制系統，其特征在于所述控制與報警線路包括有油壓控制與報警線路、水壓控制與報警線路和壓力調節顯示儀，電機主速頻率指令信號由壓力調節顯示儀獲取，且該壓力調節顯示儀調節并輸出1個4 20mA的信號給變頻器進行閉環控制。
3.根據權利要求2所述的螺桿式空壓機控制系統，其特征在于所述壓力調節顯示儀接220V電源。
4.根據權利要求1所述的螺桿式空壓機控制系統，其特征在于所述電機控制線路上還增加有一套工頻與變頻的自由切換電路。
專利摘要本實用新型公開了一種螺桿式空壓機控制系統，包括空壓機、電機、控制與報警線路和電源線路，空壓機由電機驅動，電機與電源線路之間串聯有主電源開關，控制與報警線路通過串聯一控制電源開關與電源線路連接，其特征在于所述電機的電源進線中串接有一變頻器，且變頻器上設有空壓機運行輸出信號的控制端。采用本實用新型所述的技術方案后，能夠使電機實現軟起軟停，減小啟動沖擊，延長設備使用年限；同時由于電機運行頻率可變，實現了空壓機根據用氣量的大小自動調節電機轉速，減少了電機頻繁的加載和卸載，使得供氣系統氣壓維持恒定，在一定程度上節約了電能。
文檔編號F04C28/28GK202326249SQ201120443689
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者吳愛軍 申請人:上海佳泰機電設備有限公司